（动物学专业论文）淄博鸟类多样性与植被恢复研究.pdf

独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得( 注：如没有其他需要特别声 明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 一躲么评 新粹 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解堂撞有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权坐 篮可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 一始岔夏详 签字日期：2 0 0 7 年加o e t ， 导师签字： 糍蔓 签字日期：2 0 0 7 年月，d 日 山东师范大学硕士学位论文 中文摘要 植被是地球表面生态系统最基本的组成成分，而绿色植物又是生态系统核心中的核 吩。可以说，如果没有绿色植物登陆成功，就不会有今天如此众多的生态系统类型。然 而随着人口急剧增长，社会经济发展和自然资源的高度开发、利用等弓l 虐的人为干扰胁 迫，严重影响了生态系统的稳定，引发了一系列的生态环境问题：森林生态功能不断退 化、草地退化愈演愈烈、水土流失严重、土地沙漠化加剧，动物的多样性受到极大威胁 等。本文首先从理论上阐述了退化生态系统形成的原因及恢复生态学的有关概念，分析 了我国退化生态系统的类型，阐明了植被恢复的重要性及动物多样性在植被恢复中，森 林动物在传粉、种子传播和植被更新中的作用，动物在矿质循环和土壤改良中的作用。 城市生物多样性是提高城市绿地生态系统功能的前提和城市多样化景观的基础，也 是城市绿化水平的重要标志。野生动物尤其是鸟的种类、数量及其生存状态是生态环境 的最佳指示生物之一。保护城市生态环境和建设野生动物栖息地，成为现代化城市建设 的重要基点，而多数关于城市野生动物的研究都集中在鸟类，城市鸟类群落结构是城市 生物多样性的组成部分和环境质量的重要指标，直接反映城市生物多样性水平。不幸的 是许多关于鸟类栖息地关系的研究都是在自然生态系统中进行的，而极大地忽视了城市 区域。国内外许多鸟类生态学家和城市自然保护者，从不同侧面对城市鸟类多样性及其 影响因素进行了研究。 淄博作为一个古老而新生的城市，随着经济建设的快速发展，城市化进程越来越快， 自然景观原生面貌也被改变，基质景观破碎程度明显增加，成为人文次生自然景观。次 生自然景观虽较好地反映了生物群落与生境间的作用关系，但其生态结构、功能已发生 深刻变化，结合淄博市争创“生态城市”先进经验，以及改善人居环境和保护生物多样 性研究的需要，减小城市发展对生物多样性的影响，利用生态学原理指导城市规划建设， 把生物多样性保护和持续利用密切结合起来，因此选择了淄博四个区县八个样点，研究 了淄博地区在植被恢复过程中，对鸟类多样性影响的环境因子，以及淄博地区在植被恢 复过程中存在的问题，并结合淄博地区森林植被恢复的现状，提出了淄博地区植被恢复 的建议。以期为淄博地区的和谐发展，提高居民的生存质量，实现城市现代化与自然共 存、经济建设和生物多样性共存的目标提供一些新的、切合当地实际情况的信息。 关键词：植被恢复；鸟类；多样性。 山东师范大学硕f 学位论文 t h er e s e a r c ho nt h ed i v e r s i t yo fb ir d s i nt h ep r o c e s so fv e g a t a t i o nr e s t o r a t i o ni nz i b o a b s t r a c t v e g e t a t i o ni st h em o s tf o u n d a t i o n a lc o m p o n e n ti nt h es u r f a c e o f t h ee a r t he c o s y s t e m a n d t h eg r e e np l a n t sa r et h ec o r eo fi li tg o e sw i t h o u ts a y i n gt h a ti ft h e r ea r eo ng r e e np l a n t s l a n d e do nt h ee a r t hs u c c e e d i n g l y , t h ee a r t he c o s y s t e md o e s n te x i s ta sw ec a ns e et o d a y h o w e v e r ，t h em a ni n t e r f e r e n c e ，w h i c hi sc a u s e db yt h ei n c r e a s i n go fp o p u l a t i o n , t h e d e v e l o p m e n to fs o c i a le c o n o m ya n dt h ee x c e s s i v ee x p l o i t a t i o n a n du t i l i z a t i o no fn a r l r d l i g s o u i g e s ，h a sa f f e c t e dt h es t a b i l i t yo ft h ee c o s y s t e ms e r i o u s l ya n dc a u s e das e r i e so f p r o b l e m sa b o u te c o l o g i c a le n v i r o n m e n t 。s u c h a st h ef o r e s te c o l o g i c a lf u n c t i o nd e g e n e r a t i o n ， t h eg l a s ss e r i o u sd e g r a d a t i o n ，w a t e ra n ds o i lr u n n i n go f f a n dg r o u n dd e s o r t i f i c a t i o n f i r s t l yt h e a r t i c l ed i s c u s s e st h ef o r m i n gc a u s e so fd e g r a d e de c o s y s t e ma n dt h ec o n c c p t i o n so fr e s t o r i n g e c o l o g yf r o mt h ep o i n to f t h e o r ya n da n a l y s e st h et y p eo f d e g r a d e de c o s y s t e mi nc h i n a , s t a t e s t h ei m p o r t a n c eo fv e g e t a t i o nr e s t o r a t i o na n dt h er o l eo ft h ea n i m a l sd i v e r s i t yi nv e g e t a t i o n r e s t o r a t i o n , t h er o l eo ft h ef o r e s ta n i n l a l si np o l l i n a t i o n ，s e e d ss p r e a d i n ga n dv e g e t a t i o n r e n e w i n g ，t h er o l eo f t h ea n i m a l si nm i n e r a ls u b s t a n c ec y c l i n ga n ds o i la m e l i o r a t i o n z i b ow h i c hi sao l da n dr e n e w i n gc i t yw a sc h a n g e dal o ti no r i g i n a la p p e r a n c eo fn a t u r a l l a n d s c a p ea n db r o k e nv i o l e n t l yi nb a s em a t e r i a ll a n d s c a p ew i t ht h eq u i c kd e v e l o p m e n to f e c o n o m i cc o n s t r u c t i o n ，t h ea c c e l e r a t i n gp r o c e s so fu r b a n i z a t i o n s oi tb e c o m e st h es e c o n d a r y h u m a n i s t i cl a n d s c a p e t h o u g ht h es e c o n d a r yl a n d s c a p er e f l e c t st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n b i o l o g i c a lc o m m u n i t ya n de n t i r o n m e n tm u c hb e t t e r b u ti th a sb e e nad e e pc h a n g ei n e c o l o g i c a ls t r u c t u r ea n df u n c t i o n c o m b i n i n gt h ea d v a n c e de x p g l i e n c eo f z i b oc o m p d d n g f o r e c o l o g i c a lc i t y a n dt h en e e d sf o rt h ei m p r o v e m e n to fh a b i t a n c ye n v i r o n m e n ta n dt h e r e s e a r c ho nt h ed i v e r s i t yo fb i o l o g i c a lp r o t e c t i n g ，w es h o u l dr e d u c et h ei n f l u e n c eo nt h e d i v e r s i t yo fb i o l o g ya n dg u i d et h et o w np l a n n i n gc o n s t r u c t i o nb yu s i n ge c o l o g i c a lt h e o r y , b a n dt o g e t h e rt h ed i v e r s i t yo fb i o l o g i c a lp r o t e c t i n gw i t hp e r s i s t e n tu t i l i z a t i o n e i g h ts a m p l e p o s i t i o n si nf o u rz o n e sa n dc o u n t i e sa r ec h o s e nt os t u d yt h ee n v i r o n m e n t a le l e m e n t sw h i c h i n f l u e n c e st h eb i r d s v a r i e t i e si nt h ev e g e t a t i o n r e s t o r a t i o ni nz i b od i s t r i c ta n dp r o b l e m s d u r i n gt h i sp r o c e s s i tp r o p o s e ss o m es u g g e s t i o n sc o m b i n e dw i 也f o r e s tv e g e t a t i o nr e s t o r a t i o n 3 山糸帅范人学硕士学位论文 r e a l i t yi no r d e rt op r o v i d en e wa n dp r a c t i c a li n f o r m a t i o no fz i b o sh a r m o n i o u sd e v e l o p m e n t , l i v i n gq u a l i t yi m p r o v e m e n t , r e a l i z a t i o no f c i t ym o d e r n i z a t i o na n dc o e x i s t e n c ew i t ht h en a t u r e ， a n dc o e x i s t e n c eo f e c o n o m i cc o n s t r u c t i o na n db i o l o g yv a r i e t i e s k e yw o r d s ：v e g e t a t i o nr e s t o r a t i o n ，b i r d s ，d i v e r s i t y 4 山东师冠大学硕士学位论史 第一章综述 植被( v e g e t a t i o n ) ，意指植物的覆盖，是整个地球表面或某一翘区植物群落的( p l a n t c o m m u n i t y ) 总和。它是地球表面生态系统最基本的组成成分。生态系统是自然界最复杂 的生命系统，任何一个生态系统，不论陆生或是水生的，都由生物成分和非生物成分两 大部分包括非生物环境、生产者、消费者和还原者四个基本成分构成。其中生物成分是 生态系统的核心，而绿色植物又是核心中的核心。因为它是生态系统内部一切物质和能 量的制造者和根本贮存者。绿色植物登陆是地球生态系统进化史上的重大历史事件。绿 色植物登陆，改变了以往大陆一片荒漠的景观。使大陆逐渐披上了绿装，而表现出勃勃 生机。不仅如此，陆生植物的登陆、进化与发展，完善了全球生态体系。与单细胞的海 生藻类相比，陆生植物不仅具有更加强大的生产能力，而且其光合作用过程中大量吸收 大气中的c 0 2 ，排放游离q ，从而大幅度改变了大气圈的成分比例。如果说原始生命改 变了大气性质( 从还原性大气到氧化性大气) ，那么毫无疑问绿色植物登陆为提高大气 中游离o ：的含量做出了重大贡献，最终形成了现存的大气因此可以说，如果没有绿色 植物登陆成功，就不会有今天的地球生态系统。 然而随着人口急剧增长，社会经济发展和自然资源的高度开发、利用等引起的人为 干扰胁迫，严重影响了生态系统的稳定，其明显的标志是生态系统初级和次级生产力降 低；生物多样性减少或丧失；土壤养分维持能力和物质循环效率下降：外来物种入侵和 非乡土固有种优势度增加；原有的生态系统结构和功能出现严重退化。进而引发了一系 列的生态环境问题：森林生态功能不断退化、草地退化愈演愈烈、湿地破坏加剧、农田 土地功能退化等。因而如何保护现有的自然生态系统，综合整治和修复业已退化的生态 系统，以及如何保护生态系统的异质性和生物的多样性，已成为摆在人类面前亟待解决 的重大课题。 1 1 退化生态系统与植被恢复 1 1 1 退化生态系统的定义、形成原因 退化生态系统是指在自然或人为干扰下形成的偏离自然状态的系统“3 。与自然系统 相比，退化生态系统的种类组成、群落或系统结构改变，生物多样性减少，生物生产力 降低，土壤和微环境恶化，生物价相互关系改变。 退化生态系统形成的直接原因是人类活动，部分来自然灾害，有时两者叠加发生作 5 山东师范人学硕 羊位论文 用。退化生态系统的过程由干扰的程度、持续时间和规模所决定。d a i l y 对造成退化生 态系统的人类活动进行了排序：过度开发占( 含直接破坏和环境污染等) 3 5 ，毁林占 3 0 ，农业活动占2 8 ，过度收获薪材占7 ，生物工业占1 2 1 。自然f 扰中外来种入 侵( 包括因人为引种后泛滥成灾的入侵) 、火灾及水灾是最重要的因素，当前人类进行 生态恢复的必要性基于以下四个方面：需要增加作物产量满足人类需求：人类活动己对 地球的大气循环和能量流动产生了严重影响：生物多样性依赖于人类保护和恢复生境； 土地退化限制了国民经济的发展。 ， 生态系统的退化过程或程度与生态系统的结构或过程受干扰的程度有关。通常，在 生态系统组成成分尚未完全破坏前排除干扰，生态系统的退化会停止并歼始恢复，但如 果是生态系统的过程被破坏后再排除干扰，生态系统的退化则很难停止，并且有可能会 加剧。 1 1 2 我国退化生态系统的类型 1 1 2 1 森林生态系统的退化 我国森林生态系统的退化主要表现在：森林覆盖率有所增加，天然林、成熟林蓄 积量持续下降。虽然我国现有森林面积1 3 3 7 0 万h r a 2 ，森林覆盖率为1 3 9 2 ( 此数字 不准确，航片测算为8 9 ) ，比2 0 世纪8 0 年代分别增加了9 5 0 万h m 2 和0 9 4 ，但主 要表现为疏林和人工林的增加，而生态环境效益高的天然林则呈逐年下降的趋势，尤其 是成熟林比7 0 年代末减少了7 3 2h m 2 ，平均每年减少6 l 万h m z 森林生态系统的结 构简单，年龄构成不合理。我国现有疏林和灌木林的面积分别是1 8 0 2 万h m 2 和2 9 7 0 万 h r a 2 ，两者共占森林总面积的3 5 7 ；中、幼龄林面积占森林总面积的7 i ，表明我国 大部分森林生态系统处于退化或不成熟阶段，稳定性很差，抗干扰能力低下，容易受到 外来因素的破坏甚至崩溃。森林生态系统破碎化程度高、人为破坏严重。我国现有森 林大都呈片状或孤岛状分布。面积较小的森林生态系统不仅自身脆弱，难以发挥其应有 的生态环境效益，而且容易受到破坏。我国除在西南、东北及天山山脉等地还保存有少 数的原始森林外，其他地区的森林几乎都受蓟人类活动的严重破坏。例如海南的热带雨 林区，由于不合理的开荒种地，乱砍滥伐，热带雨林面积由1 9 5 6 年的8 6 6 万h m 2 ，减 少至目前的约2 4 5 万h m 2 ，森林覆盖率也由过去的2 6 降至7 2 。 我国退化森林生态系统不仅分布十分广泛，而且表现形式复杂多样。主要类型为： 寒温带退化生态系统。主要分布在东北东部和北部的一些山地丘陵地带。主要表现为 6 山东师范大学硕l 学位论文 一些针叶林遭到破坏，被落叶阔叶林和落叶灌丛所取代。暖温带森林退化生态系统。 该系统主要包括华北地区、胶东半岛和鲁中南山地等区域。主要特征是落叶乔木被一些 落叶小乔木或草本植物所取代，形成杂木林、灌木林或荒山草坡等。崆热带退化森林 生态系统。主要包括秦岭山地、江南丘陵及南岭山地等广阔的区域。森林生态系统遭到 严重破坏后成为灌丛或杂木林，严重地区退化为草坡甚至裸露地。西南石灰岩山区森 林生态系统。该地区包括广西和贵州石灰岩地区，由于当地的自然条件恶劣，森林生态 系统十分脆弱，经济落后，人们盲目地砍伐森林、陡坡开垦，使得该地区森林生态系统 退化为灌丛、草地和岩石裸露区。西南亚高山退化森林生态系统。该系统主要分布在 云南西北部、四川西部等山地区域。该区域地势陡峭、高山峡谷众多。大部分森林已被 河谷灌丛、草地所取代，恢复很难。热带退化森林生态系统。主要包括海南岛及西 双版纳。退化主要表现为热带雨林被热带疏林、热带灌丛和人工林所取代1 3 ；4 。国1 1 所 示为中亚热带、南亚热带森林生态系统退化的一般过程( 仿贺金生，1 9 9 5 ) 。 图1 1 中亚热带、南亚热带森林生态系统退化的一般过程( 仿贺金生，1 9 9 5 ) 1 。1 2 2 水土流失 我国国土面积的2 3 为承载力差的山地，是世界上水土流失最为严重的国家之一， 水土流失遍及全国，各地流失的程度差别很大，总体上是强度高，发展快，成因复杂， 危害严重。目翦我国水土流失面积为3 6 7 万k r t , 1 2 ，占国土面积的3 8 2 。而且还以每年 l 万k m 2 的速度递增，每年流失5 0 亿t 土壤，损失6 6 7 万h m 2 土地，使人地矛盾更加 突出。进入河流的泥沙致使河床升高，湖泊萎缩。据统计，建国以来全国湖泊面积缩小 7 山东帅范火学硕t 学位论文 了1 8 6 万h m 2 ，占现有湖泊面积的4 0 ，使得江河湖泊的行洪泄洪能力降低，洪涝灾害 频繁发生。 我国水土流失主要分布在以下几个区域：黄土高原剧烈流失区。该区为我国水土 流失最为严重的区域，目前水土流失的面积已达4 3 万k m 2 ，占总面积的7 9 6 侵蚀模 数高达l 万1 2 万t k m 2 ，年泥沙流失为1 6 亿t 。长江、珠江流域强烈流失区。长江 流域水土流失面积已达5 6 万k m z ，年平均流失土壤2 2 4 亿t ；珠江流域水土流失面积 为7 6 7 5 万k m 2 ，年平均流失土壤2 3 亿t 。两流域也是我国主要的水土流失区。淮 河、辽河流域及太行山、鲁中山区中度流失区。辽河水土流失面积占流域面积的2 5 9 ； 太行山、鲁中山区水土流失面积约占总流域面积的5 0 ；淮河流域水土流失面积为5 5 0 万k m 2 。其他轻度流失区。我国东部湿润区的其它区域几乎都有轻度的水土流失发生 【3 l 。 1 1 2 3 荒漠化 荒漠化是由于气候变化和人类活动在内的各种因素所造成的干旱、半干早和具有干 旱影响的半湿润地区的土地退化。根据中国的实际，荒漠化还应包括湿润及半湿润地区 由于入类活动所造成的环境向着类似荒漠景观的变化过程。中国是荒漠化危害严重的国 家之一，荒漠化土地面积为2 6 2 万k m 2 ，占国土面积的2 7 3 ，主要分布在西北、华 北北部、东北西部及青藏高原的中、西部等1 3 个省、自治区和直辖市，鱼以2 4 6 0 k m 2 a 的规模发展。全国每年因荒漠化造成的直接经济损失约为6 4 2 亿元，平均每天损失1 7 6 亿元。除系列较为明显的危害外，荒漠化又是一种慢性疾病，以多种形式逐渐地、间 接地显现，如长期的浮尘环境对当地动植物生态系统和人体健康的侵害，水资源短缺对 干旱区经济发展和社会稳定的影响，频繁的沙尘暴对当地地方投资的影响等，这些不易 被人立即察觉的，对自然和人类生态系统的各种慢性破坏，其影响范围更广、更深远， 损失更大。 我国荒漠化是自然因素与人为因素综合作用的结果。其中人类活动是荒漠化发生的 主要外因，如人类对水土、动植物资源使用不当，人口激增对现有土地生产的压力，社 会管理体制的不完善及政策上的失误等复杂的社会经济因素，使得我国土地荒漠化加刷 的局面一时无法得到根本改观。 土地荒漠化深入我国干旱、半干早、半湿润、湿润和高寒等自然地带，分布范围之 广，在世界上是独具特色的。其分布形式呈现两个特点：一是荒漠化土地分布的地区都 是人类强度经济活动的地区：二是荒漠化土地成片状和斑点状断续分布。我国荒漠化土 8 山东师范大学硕士学位论空 地分布为：干旱地带。主要分布在绿洲边缘和内陆河中下游及农场周围。如塔垦木盆 地南缘诸绿洲周围、塔里本河中下游一些农场周围。该区以沙质蔻漠化为主，局部有盐 渍化。半干旱地带。按成因类型，半干旱地带主要包括：沙质草原以土壤风蚀，地表 粗化，流沙形成及固定沙丘活化为代表的退化土地，如河北坝上、内蒙过后山及科尔沁 草原等；固定沙丘及沙丘草原过度放牧而形成的活化沙丘，如毛乌素沙地河和呼伦贝尔 沙地等：草原牧区，由于过度放牧所造成的草原退化，如呼伦贝尔草原和乌兰察布草原 等：黄土高原北部沙黄土旱农地区及流水侵蚀、土壤风蚀形成的土地荒漠化，如陕西大 部及山西北部等。( 图2 2 为草原荒漠化的过程) 半湿润地带。在嫩江下游、松花江下 游平原、黄淮海平原成斑点状分布着沙质荒漠化区；黄河中游黄土及黄土堆积物地区分 布着水蚀荒漠化区。湿润地区。该地区除了在海滨沙地及一些河流下游及湖滨沙地因 植物被破坏形成沙地荒漠化外，其他地区为流水侵蚀形成以劣地及石质坡地为代表的荒 漠化土地。如四川、云南、贵州和广西等省区连片的喀斯特地区受到石漠化的严重威胁。 高寒地带。高寒地带主要在西藏雅鲁藏布江，拉萨河继年楚河的河谷平原上，埘河漫 滩及阶地上的固定沙丘为基础，因植被破坏而形成沙地荒漠化土地。 1 1 2 4 湿地生态系统退化 图1 2 为草原荒漠化的过程 山东i | i i j 托人学颇i 学位论文 湿地被人们誉为“地球之肾”，是陆地与水域之间的生态交错带，“义的湿地包括海 岸带地区珊瑚礁、海草床、滩涂、红树林、河口、河流；沼泽、湖泊盐湖稻田和泛洪 平原。我国的自然湿地面临着严重威胁，特别足污染和湿地资源开采过度对湿地的破坏 较大，我国江河中有7 0 遭到污染。国家林业局提供的数字显示，历史上我国湿地总面 积曾经达到过6 5 7 0 万h r a 2 ，占国土面积的7 0 0 ，占世界湿地面积的1 1 ，是世界上湿地 面积最多的国家之一，而且类型复杂多样，除了拉姆萨尔湿地名录所列出的全部类型外， 还有中国独特的干旱、半干旱区的盐沼，青藏高原的嵩草草甸湿地等特殊类型。而2 0 0 4 年的一项调查却显示，我国的湿地总面积为3 8 4 8 万h m 2 ，降到了国土面积的3 7 7 ， 远低于世界6 的平均水平。 此外，我国还有约4 0 湿地生态系统受到严重退化的威胁，特别是近5 0 年来湿地 的退化和丧失以惊人的速度发展。如黑龙江省三江平原地区是我国最大的沼泽区，这块 湿地从1 9 7 5 年的5 0 0 万h m 2 缩小到2 1 世纪初的1 1 3 万h m 2 。长江中下游在近3 0 年内， 因围垦而丧失湖泊面积1 2 万k m 2 ，丧失率达3 4 1 6 。其中洞庭湖面积有5 0 年代初 4 3 0 0 k m 2 ，减少到现在的不足2 2 7 0 k m 2 。2 0 世纪5 0 9 0 年代围垦海岸湿地达1 1 9 万h r a 2 ， 围垦的湿她8 1 改造成农田，1 9 用于盐业生产。东南沿海的红树林湿地面积1 9 8 6 年 为2 1 2 万h m 2 ，到1 9 9 5 年实有面积仅为1 0 1 万h m 2 ，另外青海、西藏等地区的湖泊 也大面积收缩f 3 1 。 1 1 3 退化生态系统的恢复恢复生态学 1 1 3 1 恢复生态学 恢复生态学是研究生态系统的退化原因、退化生态系统恢复与重建的技术和方法及 其生态学过程和机理的学科。由于在理论和应用上的不同，学术界对恢复生态学也有许 多不同的认识。美国自然资源委员会( t h e u s a , n a t u r a l r e s o u r c e c o u n c i 】) 提出，使一个生 态系统恢复到接近其受干扰前的状态，即为生态恢复( e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n ) ；c a i m s ( 1 9 9 5 ) 认为，生态恢复是使受损生态系统的结构和功能恢复到受干扰前状态的过程； j o r d m a ( 1 9 9 5 ) 认为，使一个生态系统恢复到先前或历史( 自然的或非自然的) 状态即为生态 恢复；余作岳、彭少麟( 1 9 9 6 ) 提出，恢复生态学是研究生态系统退化的原因、退化生态 系统恢复与重建的技术与方法、生态学过程与机理的科学；国际恢复生态学会( s o c i e t yf o r e e o l i g yr e s t o r a t i o n ) 提出，生态恢复是帮助研究生态整合性的恢复和管理过程的科学， 生态整合性包括生物多样性、生态过程和结构、区域及历史情况、可持续的社会实践等 ( 1 9 9 5 ) t 5 1 。 1 0 山东师范人学硕士学位论文 与生态恢复相关的概念还有：重建( r e h a b i l i t a t i o n ) 、改良( r e c l a m a t i o n ) 、改进 ( e n h a n c e m e n t ) 、修； , ( r e m e d y ) 、更新( r e n e w a l ) 、再植( r e v e g e t a t i o n ) 。这些与恢复相关的 概念可看作广义的恢复概念。最近，k l o o r 、d a v i s 和h i g g s 等就恢复生态学是否应该“淘 汰”在s c i e n c e 上进行了争论，他们的争论与对恢复的概念理解不同有关。生态恢复包括 人类的需求观、生态学方法的应用、恢复目标和评估成功的标准、以及生态恢复的各种 限制( 如恢复的价值取向、社会评价、生态环境等) 等基本成分。考虑到目标生态系统可 选择性，从大时空尺度上恢复的生态系统可自我维持，恢复后的生态系统与周边生境具 协调性，生态恢复就不可能一步到位。如果说恢复( r e s t o r a t i o n ) 是指完全恢复到干扰前的 状态，主要是再建立一个完全由本地种组成的生态系统。在大多数情况下，这是一个消 极过程，它依赖于自然演替过程和移去干扰。积极的恢复要求人类成功地引入生物并建 立生态系统功能。不管是积极还是消极恢复，其目标是促进保护，而且在短期内不能实 现。b r a d s h a w 曾作了一个退化、恢复、重建与改良示意图说明其关系，后来l u g o 又 加以修改( 图1 3 ) 。 ，。r e h a b i l i t a t i o n 1 1 3 2 生态恢复的目标 时间t i m e 图1 3 退化与恢复 f i 9 1 3d e g r a d a t i o na n dr e t o r a t i o n 山糸帅j 巨人学硕士学位论文 广义的恢复目标是通过修复生念系统功能并补充生物组分使受损的生态系统回到 一个更自然条件下0 a g e ) ，理想的恢复应同时满足区域和地方的目标。h o b b s 和n o r t o n 认为恢复退化生态系统的目标包括：建立合理的内容组成( 种类丰富度及多度) 、结构( 植 被和土壤的垂直结构) 、格局( 生态系统成分的水平安排) 、异质性( 各组分由多个变量组 成) 、功能( 诸如水、能量、物质流动等基本生态过程的表现) 。事实上，进行生态恢复工程 的目标不外乎4 个：恢复诸如废弃矿地这样极度退化的生境；提高退化土地上的生 产力；在被保护的景观内去除干扰以加强保护；对现有生态系统进行合理利用和保 护，维持其服务功能。如果按短期与长期目标分还可将上述目标分得更细。由于生态系 统复杂性和动态性，虽然恢复生态学强调对受损生态系统进行恢复，但恢复生态学的首 要目标仍是保护自然的生态系统，因为保护在生态系统恢复中具有重要的参考作用。 1 1 3 3 恢复生态掌的主要理论 恢复生态学理论自我设计与人为设计理论是唯一从恢复生态学中产生的理论。自我 设计理论认为只要有足够的时间，随着时间的进程，退化生态系统将根据环境条件合理 地组织自我并最终改变其组分。而人为设计理论认为，通过工程方法和植物重建可直接 恢复退化生态系统，但恢复的类型可能是多样的。二者不同点在于：自我设计理论把恢 复放在系统层次上，是以自然演替为理论基础；人为设计理论则把恢复放在了个体或种 群层次上嘲。恢复生态学应用了许多学科的理论，但最主要的还是生态学理论。这些理 论有：限制因子原理，能够找出退化的关键因子；热力学定律；种群密度制约及分布格 局原理；生态适应性理论，生态位原理为合理安排物种及其位置提供依据；植物入侵理 论；生物多样性原理；斑块一廓道基底理论能为生境破碎化和整地方式提供依据；演 替理论能为生态恢复缩短时间提供依据，是恢复生态学的基础理论，由于生态演替的作 用，使得退化系统植被能够减轻干扰而向顶级方向发展，恢复其原有植被的结构和功能， 最后演变为稳定的顶级群落。恢复系统的能流、物流和信息流得以正常运转。恢复生态 学强调人为干涉及应用性，强调人为促进退化生态系统的恢复。 1 1 3 4 生态恢复的方法 不同类型( 如森林、草地、农田、湿地、湖泊、河流、海洋) 、不同程度的退化生态 系统，其恢复方法亦不同。从生态系统的组成成分角度看，主要包括非生物和生物系统 的恢复。无机环境的恢复技术包括水体恢复技术( 如控制污染、去除富营养化、换水、 积水、排涝和灌溉技术) 、土壤恢复技术( 如耕作制度和方式的改变、施肥、土壤改良、 表土稳定、控制水土侵蚀、换土及分解污染物等) 、空气恢复技术( 如烟尘吸附、生物和 山东师范大学硕_ l 学位论文 化学吸附等) 。生物系统的恢复技术包括植被( 物种的引入、品种改良、植物快速繁殖、 植物的搭配、植物的种植、林分改造等) 、消费者( 捕食者的引进、病虫害的控制) 和分解 者( 微生物的引种及控制) 的重建技术和生态规划技术( r s 、g i s 、g p s ) 脚h t 。在生态 恢复实践中，同一项目可能会应用上述多种技术。例如，在森林恢复方面，余作岳等对 热带亚热带退化生态系统植被恢复与重建过程中群落结构、建群植物生理生态特性、生 境变化、能量吸收与转化、养分循环、土壤肥力、动物与微生物群落变化等方面开展了 深入研究，提出“在一定的人工启动下热带极度退化的森林可恢复；退化生态系统恢复 可分三步走，即重建先锋群落、配置多层次多种乡土树种的阔叶林和重建复合农林业生 态系统；恢复过程中植物多样性导致动物和微生物多样性，植物多样性是生态系统稳定 性的基础”j i l l 任海等提出，对次生林地生态系统的恢复需采用封山育林、林分改造、 透光抚育等方法。喻晓飞等提出对退化喀斯特森林恢复采用树种选择、生境改造与利用、 鱼鳞坑整地、栽针留灌抚阔等人工恢复技术以及补播补植、割灌、除萌等人工措施促进 植被自然恢复，并提出了评价退化群落自然恢复的指标。吴宁对岷江上游退化生态系统 有关亚高山稀疏天然林的结构改造、采伐迹地关键种的恢复技术、抗逆树种筛选、森林 植被恢复与重建模式、森林退化与恢复的生态过程、效应等方面开展了深入的研究，揭 示了恢复或退化过程中生物环境协同变化特征，并筛选出了适宜植被恢复与重建模式 1 2 l o 王国梁等对黄土高原丘陵沟壑区植被恢复与重建后的物种多样性研究表明，天然灌 木林多样性最高，均匀度最大，人工灌木林的多样性和均匀度最小，人工纯林具有很强 抵抗其它乔灌物种入侵和定居其中的能力，对林下草本有很强的控制作用，并提出要重 建一个具有较高物种多样性群落，应在建立初期选择多物种混交f ”】。石胜友等对缙云山 风灾迹地生态恢复过程中物种多样性研究后提出，风灾迹地人工混交林生态恢复过程中 物种的周转率相对较快，一些人工种植的针叶树种被常绿阔叶树种代替，风灾迹地人工 混交林有向地带性植被常绿阔叶林的方向发展趋势。在湿地恢复方面，杨永兴等对三江 平原退化湿地采取适当水土调控技术、确定合理农业开发规模与模式，将湿地生态恢复 与生态建设有机结合起来。王克林对洞庭湖湿地提出了浅水水体农业、过水洲滩和渍水 低湖田等不同类型湿地的生态工程恢复模式。在云南洱海湖滨带的生态恢复研究中，叶春 提出了滩地、河口、陡岸、鱼塘、农田、堤防等6 种湖滨带生态恢复工程模式。总之， 湿地恢复技术包括湿地生态恢复技术、生物恢复技术、生态系统结构和功能恢复技术。 湿地生态恢复技术包括：基地改造、湿地水土流失控制、清淤等基地恢复技术；筑坝( 抬 高水位) 、修建引水渠、污水处理、水体富养化控制等水状况恢复技术：土壤污染控制、 山东帅范大学硕i 学位论文 土壤肥力提高等湿地土壤恢复技术。湿地生物恢复技术包括：物种筛选、物种引入保护、 种群调控、群落优化配置与组建等技术。湿地生态系统结构与功能恢复技术主要包括生 态系统总体改良技术、生态系统构建与集成技术等。在退耕地及退化荒山恢复方面，郭 晓敏等对江西省5 种不同类型退化荒山植被恢复和重建研究后提出，优选的植物组合及 合理配置并辅以工程措施能快速促进植被恢复进程，先进造林技术和林农牧复合经营方 式是维持生态恢复过程稳定的先决条件。刘建军等提出退耕地自然恢复形成的植被群 落，以菊科和禾本科植物最丰富，不同年限退耕地植物s i r 华s o 够样性指数有一定差异， 但随着植物群落自然恢复，物神多样性指数不断增加。侯扶江等( 2 0 0 2 ) 提出在刈割干扰 下，退耕地生态恢复过程中，物种增加速度初期快，后期慢，土壤速效p 和有机c 持续衰 竭。在草地恢复方面，周禾认为草地雪灾、火灾、沙尘暴、荒漠化和鼠害等自然灾害频 繁，这些自然因素与人为因素结合，极易造成草原生态系统的退化引。李永宏通过研究 放牧对草地的影响发现，随着放牧强度的增加，草原植物和物种丰富度下降，生物量降低， 草群变矮，草质变劣，并常有大量有毒植物出现【嘲。退化草地的恢复措施是：建立人工 草地，减轻天然草地压力；利用多年生人工草地进行幼畜放牧育肥( 实行季节畜牧业， 在青草期利用牧草，冬季前出售家畜) ；建立半人工草地，恢复天然草地植被；严重退 化的草地实施“围封转移”1 1 5 。但是有关草地生态系统中自然因素与人为因素的关系 以及恢复模式、恢复技术的研究还不够深入。在废矿地恢复方面，主要研究工作有铅锌 矿尾矿场的恢复，矿区废弃地的恢复、稀土尾矿堆积场的复垦、采煤踏陷的复垦、砂金 废弃矿区的生态恢复等；对废矿地进行恢复，首先要使土地表面稳固，控制污染，改造视 觉感受，处理地面，提高生产力；其生态恢复途径是改换土壤、物理处理、化学改良、 去除有害物质、种植先锋物种二陂矿地生态恢复需采用相应工程措施和生物措施 曰。总之， 生态恢复中最重要的还是综合考虑实际情况，充分利用各种技术，通过研究与实践，尽 快地恢复生态系统的结构，进而恢复其功能，实现生态、经济、社会和美学效益的统一。 1 1 4 植被的生态学功能 天然分布的植被，是植被恢复的样板。天然林的分布、组成及生长发育，是植物群 落内外环境与植物之间相互关系在时间和空间上不断改变与发展的结果，是比较稳定和 比较合理的群落，仿效附近及相邻地区天然森林的分布和树种组成，作为该地区选择和 安排树种的依据，不仅可以扩大树种资源，而且有利于形成生长良好、稳定性强的林分。 天然分布的草地，是草生态的稳定群落，是还草草种选择的依据。提到植被的重要性， 我们会想到提供新鲜空气，调节温度、气候，保持水土等等，那么这些作用是怎样实现 1 4 山东师范大学硕士学位论文 的? 现在我们就以森林为例看一下。 森林的水源保护功能是通过植被的“海绵效应”实现的。森林树冠层拦截雨水量达 1 5 4 0 ，而中层灌木和地表草木层拦截并保留的雨水比树冠更多。 枯枝败叶过去一直被认为是废弃物。实际上厚度只有o 5 l 厘米的枯枝落叶层，水 土保持的效率可以达到8 0 0 ，地表苔藓、草木等植被层和桔枝落叶层可以缓解雨水对地 面的直接冲刷，且自身也可以吸收并存储水分。此外，枯枝落叶还像被子一样，冷了为 土壤保温，热了为土壤隔热降温，并防止水分蒸发，保持地表湿润。在朽烂的过程中， 它们又将在生长过程中从土壤和空气中吸收的营养返回给大地土壤中。这无疑会改善土 壤的结构和肥力，提高持水能力。在森林中，树木的根扎在土壤深层，灌木及草木的根 在中层和浅层，苔藓等植物则在表层，这种自下而上的根系分布使土壤固着，含蓄水源。 森林就是通过植被本身高、中、低、地表及地下层这错落有序的排列，在雨季吸收储存 大量的水，以降低洪水期河流的水流量；到旱季时逐渐放出水来，从而增加旱季水流量。 这种调节作用可防止、消除或减轻水灾、旱灾、暴风雨、土壤侵蚀、沙漠化等自然灾害。 另外，大部分天然林都是种类繁多，树龄交错，喜光效应协同生长，乔、灌：8 草立 体交叉，这在空间上为不同生物提供了适宜的生存、栖息环境。于是多种植物招引多种 昆虫，以不同昆虫和植物为食的动物随之出现，接着是肉类顶级动物也会随之出现。可 见天然植被有利于生物多样性形成，进而形成稳定、健康的生态系统。 此外，森林还有减轻污染，清洁水源；调节地区和全球气候，防虫灾、火灾，可再 生能源等等作用【1 6 1 。 1 1 5 植被恢复的国内外研究概况 植被恢复( v e g e t a t i o nr e s t o r a t i o n ) 是指运用生态学原理，通过保护现有植被、封山育 林或营造人工林、灌、草植被，修复或重建被毁坏或被破坏的森林和其他自然生态系统， 恢复其生物多样性及其生态系统功能。植被恢复与植被重建、植被修复、生物多样性恢 复以及生物工程治理等都是内涵基本相同的词语，它既是一种治理手段，同时也是治理 的过程和目的。 关于植被恢复的研究很多，概括之，主要有以下几个方面：植被退化的基本特征及 其生态后果，植被恢复目标及其生态学原理，干扰体系对退化植被系统的影响，植被恢 复途径，以及植被恢复对环境影响及效益等等。 1 1 5 1 植被退化的基本特征及其生态后果 具体研究退化植被种类组成变化，群落时空结构变化，生物生产力下降，生物间关 1 5 山东师范大学颂t 学位论文 系的改变。陈佐忠等认为，草原退化实质上是生态系统的退化，退化体现在非生物因素， 亦体现在生产者、消费者和分解者三个生物功能组分以及草地生态系统的结构特征和功 能过程，退化阶段不同其表征指标不同。 1 1 5 2 植被恢复目标及其生态学原理 主要包括生境组合胁迫原理、生态适应性原理、种群密度制约和分布格局原理、群 落内种间关系协i 司进化依赖原理、生态位原理、群落演替原理、生物入侵理论、生物多 样性原理、斑块廊道本底景观结构模式原理等等。 1 1 5 3 干扰体系对退化植被或生态系统的影响 主要干扰方式有森林采伐、开垦：过度放牧、开采矿产资源、采摘、不合理的种植 和养殖、在人为有意或无意帮助下外来种的侵入和偶见种取代群落建群种与优势种的生 态现象以及病虫害的大发生等。p eter m 在对美国加州块牧草地恢复研究中指出，适 当的干扰( 如土壤干扰、引入新物种等) 对恢复乡土物种是有必要的，但同时也存在生物 入侵的隐患f 1 7 】。 1 1 6 植被，恢复的种种误区 在植被恢复的过程中，存在